分布式能源沒有統(tǒng)一的定義,發(fā)展處于探索階段,在中國,相關配套政策、技術、設備等都正在逐步出臺。 世界分布式能源聯(lián)盟的定義: 分布式能源是分布在用戶端的獨立各種產品和技術,包括: 1、高效的熱電聯(lián)產系統(tǒng),功率在3KW—400MW的燃氣輪機、蒸汽輪機、內燃機、燃料電池、微型燃氣輪機等; 2、分布式可再生能源,包括光伏發(fā)電系統(tǒng),小水電、生物能發(fā)電以及風力發(fā)電。 國家發(fā)改委的定義: 分布式能源是利用小型設備向用戶提供能源供應的新型能源利用方式。與傳統(tǒng)的集中式能源相比,分布式能源接近負荷,不需要建設大電網進行遠距離高壓或超高壓輸送,可大大減少線損,節(jié)省輸配電建設投資和運行費用;由于兼?zhèn)浒l(fā)電、供熱等多種能源服務功能,分布式能源可以有效的實現(xiàn)能源的梯級利用,達到更高的能源綜合利用率。 中國行業(yè)標準定義: 天然氣分布式能源,是指利用天然氣為燃料,通過冷熱電三聯(lián)供等方式實現(xiàn)能源的梯級利用,綜合能源利用效率達到70%以上,并在負荷中心就近實現(xiàn)能源供應及現(xiàn)代能源供應方式 ,是天然氣高效利用的重要方式。 
燃氣冷熱電三聯(lián)供技術 天然氣分布式能源就是在用戶終端實現(xiàn)冷熱電三聯(lián)供,也叫CCHP(Combined Cooling, Heating&Power),它主要是利用燃氣輪機或燃氣內燃機燃燒潔凈的天然氣發(fā)電,對作功后的余熱進一步回收,用來制冷、供熱和生活熱水,就近供應。 特點: 1、它將能源系統(tǒng)以小規(guī)模(數(shù)千瓦至50MW)、模塊化、分散式的方式布置在用戶附近。 2、可獨立地輸出冷、熱、電三種形式的能源。天然氣利用率高,大氣污染物排放少,是一種高效的能源綜合利用方式。 3、電原則上以自用為主,并網不上網,并網的目的是調峰和應急。 三聯(lián)供系統(tǒng)基本原理-----能源的梯級利用 
樓宇式天然氣冷熱電三聯(lián)供技術是一項先進的供能技術,它首先利用天然氣燃燒做功產生高品位電能,再將發(fā)電設備排放的低品位熱能充分用于供熱和制冷,實現(xiàn)了能量梯級利用,因而是一種高效的城市能源利用系統(tǒng),是城市中公共建筑冷熱電供應的一種新途徑。 
燃氣冷熱電三聯(lián)供系統(tǒng)屬于分布式能源。 分布式能源是相對于傳統(tǒng)的集中式供電方式而言的,是指將發(fā)電系統(tǒng)以小規(guī)模、小容量(數(shù)千瓦至15MW)、模塊化、分散式的方式布置在用戶附近,可獨立地輸出電、熱和冷能的系統(tǒng)。  分布式能源的能量梯級利用


分布式冷熱電聯(lián)產系統(tǒng)的典型流程 1)燃氣輪機-余熱吸收式分布式聯(lián)產 
蒸汽型聯(lián)產系統(tǒng),余熱鍋爐透平排氣的余熱被回收,用以產生蒸汽。夏季用蒸汽驅動溴化鋰吸收式機組制冷;冬季可利用這部分蒸汽直接供熱或驅動吸收式熱泵供熱。排煙溫度多為350~550℃,發(fā)電效率為24~34% ,冷電比(熱電比)通常為1.5~2.5。 2)燃氣輪機煙氣吸收式分布式聯(lián)產  直接通過煙氣型溴化鋰吸收式機組回收利用,沒有余熱鍋爐這一中間環(huán)節(jié)。
排煙溫度多為350~550℃, 發(fā)電效率為24~34% ,冷電比(熱電比)通常為1.5~2.5。
3)回熱循環(huán)燃氣輪機—煙氣吸收式分布式聯(lián)產  與簡單循環(huán)燃氣輪機-煙氣吸收式分布式聯(lián)產系統(tǒng)相比,系統(tǒng)增加一套空氣預熱器,利用排氣給空氣預熱。
發(fā)電效率相對于簡單循環(huán)燃機要高,有高達38% ,冷電比(熱電比)多為1.0~1.5。 4)汽輪機-余熱吸收型分布式聯(lián)產系統(tǒng)  系統(tǒng)性能與機組容量關系很大,容量較小的機組性能比較差,而大型機組生產冷量對外傳輸半徑?。挥谜羝椭劣脩舳巳缓笞鑫帐街评?,管道造價高;蒸汽系統(tǒng)以水為循環(huán)工質,系統(tǒng)復雜,不適合中小型用戶。
5)內燃機-余熱吸收型分布式聯(lián)產系統(tǒng)  內燃機排氣溫度350~450℃,缸套水溫度大于90℃,其余熱量占輸入燃料能量的30~40%,可直接用供熱,另外可考慮在煙氣型機組尾部增加一級換熱器,回收170℃以下的余熱用于生產熱水。冷電比(熱電比)通常為1.0~1.5 。
6)斯特林發(fā)動機-余熱吸收性分布式聯(lián)產系統(tǒng)  該系統(tǒng)與內燃機聯(lián)產系統(tǒng)相似,斯特林機是一種外部加熱的閉式循環(huán)發(fā)動機,與內燃機相比,斯特林機的排氣溫度更高,回收利用是更便利;但冷卻水溫相對于內燃機的缸套水低,同時冷卻水帶走的熱量在全部輸入能量中所占的份額較大。
7)燃料電池-燃氣輪機-余熱吸收型分布式聯(lián)產系統(tǒng)  SOFC固體氧化物燃料電池,單獨發(fā)電效率為50~60% ,與燃氣輪機組合成混合動力系統(tǒng),其發(fā)電效率可達到70%,NOx的排放量低于1ppm ,是目前最潔凈的能源系統(tǒng)之一。
電輸出占很大比重,冷電比(熱電比)僅為0.2~0.5。此系統(tǒng)技術發(fā)展還不成熟,尚處實驗階段。 分布式能源發(fā)展趨勢 以分布式多聯(lián)供技術為核心,結合可再生能源構建區(qū)域“小型化區(qū)域能源網絡”,形成多能互補的智能電網(微電網)與智能冷熱氣網相融合; 區(qū)域型能源系統(tǒng)的優(yōu)勢在于可以引進高效熱電機組,實現(xiàn)燃氣、電、熱、冷的最優(yōu)匹配,提高能源利用率; 實現(xiàn)建筑物之間、企業(yè)之間的連接和能源共享,有效融入太陽能發(fā)電、太陽熱利用、生物質發(fā)電、地熱利用等,從而有效減低二氧化碳排放。 
三聯(lián)供常用設備及系統(tǒng)形式 冷熱電三聯(lián)供系統(tǒng)典型示意圖 
冷熱電三聯(lián)供系統(tǒng)典型示意圖 
三聯(lián)供系統(tǒng)常用設備 

各類發(fā)電裝置特點
| 小型燃氣輪機 | 內燃機 | 微燃機 | 容量范圍(kW) | 500~25000 | 2~10000 | 28~300 | 發(fā)電效率(%) | 20~38 | 25~45 | 12~32 | 余熱回收形態(tài) | 400~650℃煙氣 | 400~600℃煙氣;80~110℃缸套水;40~65℃潤滑油冷卻水 | 250~650℃煙氣 | 所需燃氣壓力(MPa) | 1.0~2.2 | ≤0.2 | 0.4~0.8 | NOx排放水平(ppm)(含氧量15%) | 65~300(無控制時),8~25(低氮燃燒) | 250~500(無控制時) | 8~25 |
系統(tǒng)運行模式 一年之中在有冷熱負荷的冬夏季運行; 有常年熱負荷(如生活熱水負荷)的用戶全年運行; 一日之中在電力價格較高的時段運行; 當發(fā)電機與市電并網運行時,發(fā)電機組連續(xù)、滿負荷運行,經濟性好; 當發(fā)電機獨立運行時,發(fā)電機滿足尖峰負荷需求,負荷率低、效率低; 三聯(lián)供系統(tǒng)電力并網技術成熟,通過成套設備自動實現(xiàn)。 機房設置 靠近供電區(qū)域的主配電室; 泄爆、防火、通風、建筑間距等同燃氣鍋爐房; 燃氣輪機機殼內自帶CO2滅火裝置; 備用發(fā)電機停電時啟動,設置不間斷交流電源滿足輔機設備用電。
三聯(lián)供系統(tǒng)項目適用條件及應用 經濟性原則:以熱定電+燃機滿發(fā)! 三聯(lián)供系統(tǒng)適用項目特點 電價相對較高的公共用戶 有冷、熱負荷需求或有常年熱水負荷需求的公共建筑 對電源供應要求較高的用戶 電力接入困難的用戶 需要備用發(fā)電機的用戶 在目前政策、價格條件下,賓館、綜合商業(yè)及辦公、機場、交通樞紐、娛樂中心、產業(yè)園區(qū)等用戶適于采用三聯(lián)供系統(tǒng)。 標準要點 適用條件:發(fā)電機總容量小于或等于15MW; 適用階段:工程設計、施工、驗收和運行管理; 供電系統(tǒng)運行方式:推薦與市電并網運行; 設計原則:電能自發(fā)自用、熱(冷)電平衡; 能效指標 節(jié)能指標:年平均能源綜合利用率應大于70%;  聯(lián)供系統(tǒng)配置指標:余熱利用率應大于60%;
 站址條件
獨立站房或露天布置:燃氣管道最高入室壓力<2.5MPa; 建筑物地下一層、首層或屋頂布置: 燃氣管道最高入室壓力<1.6MPa; 發(fā)電機布置在建筑物地下一層或首層:單臺容量≤3MW; 發(fā)電機布置在建筑物屋頂:單臺容量≤2MW; 防爆泄壓口:主機間、燃氣增壓機間、計量間; 事故通風口:主機間、燃氣增壓機間、計量間; 發(fā)電機并網措施 應設置自動同期裝置; 電壓偏差小于±5%; 頻率偏差小于±0.2Hz; 并網線路應在用戶側適當位置設置明顯斷開點; 必須采取“逆功率保護措施”,保證聯(lián)供系統(tǒng)只受電,不向公共電網輸送電能。 三聯(lián)供系統(tǒng)的經驗性指標 能源利用率 >80% 增加占地 -10%~30% 增量投資回收年限 5~10年 發(fā)電成本 0.4~0.5元/kWh 并網與獨立運行 均可。 機組配置原則 按需供給、適時匹配,達到冷熱負荷的相對平衡 燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組選型主要遵照“分配得當、各得所需、溫度對口、梯級利用”的原則,合理進行電力、供冷、供熱設備的配置,做到按需供給、適時匹配,達到冷熱負荷的相對平衡。 根據已確定的設計冷、熱負荷,以及集中供熱管網調度的穩(wěn)定性,并考慮到聯(lián)合循環(huán)熱電廠的經濟性,選定燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組的容量,同時做到“充分利用余熱”、“充分發(fā)揮發(fā)電能力” 選擇兩套聯(lián)合循環(huán)供熱機組以提高供熱可靠性 為了供熱機組的供熱可靠性要求較高,可采用二拖一機組。僅一臺汽輪機,當汽輪機故障,對外供汽需靠減溫減壓器供給,對供熱的可靠性及電廠的效益影響較大。一拖一方案系統(tǒng)獨立,運行靈活,調峰方便,供熱可靠性高,聯(lián)合循環(huán)機組按兩套“一拖一”供熱機組配置,以提供機組供熱的可靠性。 是否選用補燃型機組 采用余熱鍋爐補燃的聯(lián)合循環(huán)機組可以提高余熱鍋爐的產汽量,增加供熱能力。但是由于補燃部分燃料利用效率較低、系統(tǒng)阻力增加,聯(lián)合循環(huán)機組的效率會降低。 根據余熱鍋爐廠初步估算結果,采用煙道補燃,最大補燃量約為產汽量的20%,聯(lián)合循環(huán)機組的效率會降低約3-4%,經濟性較差。另一方面,采用余熱鍋爐補燃,增加了補燃需要的換熱面積、燃燒器及投資,約增加800萬元,一年中,僅在采暖期4 個月能利用補燃,在非采暖期,會增加系統(tǒng)阻力,降低整個系統(tǒng)的效率。 選擇環(huán)保性能高的機組設計方案 環(huán)保的要求較高。聯(lián)合循環(huán)機組選用低NOx 排放低的燃燒器,降低機組的排放污染物。對于噪音較大的轉動設備(燃氣輪發(fā)電機組、蒸汽輪發(fā)電機組、給水泵等)均布置在主廠房內,以進一步降低噪音對四周環(huán)境的影響。 采用效率較高的聯(lián)合循環(huán)機組 考慮到天然氣價格較高,機組采用聯(lián)合循環(huán)運行方式,不考慮單循環(huán)運行,不設置旁路煙囪。盡量采用效率較高的聯(lián)合循環(huán)機組,提高機組效率。 設置煙氣余熱利用系統(tǒng),提高能源利用率 設置煙氣余熱利用系統(tǒng),對不同的用戶,做到溫度對口、梯級利用,將煙氣中的冷凝熱進行回收,盡可能地降低煙氣排放溫度,提高能源利用率。 采用熱泵機組,提高能源利用率 條件許可時,可采用熱泵機組,設置循環(huán)水余熱利用系統(tǒng),提升循環(huán)水的余熱來加熱熱網循環(huán)水或生活熱水,提高能源利用率。 利用能源站的廢水、廢熱,提高能源利用率 利用余熱鍋爐的定期排污水作為熱網首站的部分補水,回收工質,利用余熱。 暫不設置燃機進氣冷卻系統(tǒng) 燃氣輪機受環(huán)境因素影響較大,環(huán)境溫度越高,輸出功率越低,且隨環(huán)境溫度增高,這種趨勢越發(fā)明顯。工程中應用的燃機進氣冷卻主要有蒸發(fā)冷卻、噴霧冷卻和預冷器冷卻三種方法。均適用于高溫、低濕度的地區(qū)。 經向南京汽輪機廠和西門子公司咨詢,燃機廠可配套燃機進氣冷卻設備,國產設備投資約200萬元,進口設備投資約1000萬元。 西門子公司在亞洲地區(qū)未配套過設計進氣冷卻設備,只有在東南亞等高溫地區(qū)個別燃機廠采用。南京汽輪機廠介紹國內目前投產的6B 型機組僅有濟南鋼廠1 臺機組和天津濱海燃機電廠在投運后,技術改造中安裝了中國船舶重工集團公司第703研究所自行研制的進氣霧化冷卻及濕壓縮裝置,由于存在葉片損傷問題,目前很少投運。
國內項目案例應用 蟹島三聯(lián)供能源中心(三聯(lián)供+熱泵+太陽能+冰蓄冷) 供能規(guī)模 19.6萬平方米建筑供電 8.6萬平方米建筑空調、生活熱水 主要設備 燃氣內燃機4臺,總發(fā)電能力3000kW 余熱煙氣熱水型冷溫水機組 水源熱泵 蓄熱及蓄冰裝置 蟹島三聯(lián)供系統(tǒng)原理圖 

廣州大學城分布式能源站 廣州大學城分布式能源系統(tǒng)由能源站、集中生活熱水系統(tǒng)、區(qū)域供冷系統(tǒng)組成,系統(tǒng)設計為向廣州大學城(小谷圍島)區(qū)域內的11所大學及其他用戶約30萬人提供全部生活熱水、空調冷凍水和部分電力。 分布式能源站以天然氣為一次能源,通過燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組發(fā)電,利用發(fā)電后的尾部煙氣余熱生產高溫熱媒水,用于制備生活熱水和空調冷凍水。 分布式能源系統(tǒng)建設在大學城區(qū)域負荷中心,可以實現(xiàn)區(qū)域所需各種能源的就地生產就地供應,最大限度地減少了能源輸送損耗。由于熱能的梯級綜合利用以及能源輸送損耗最小,一次能源的綜合利用率得到大幅度提高,據統(tǒng)計,目前一次能源的利用效率達到了78%。 系統(tǒng)設置 大學城能源站規(guī)劃4×78MW燃氣—蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組,一期建設2×78MW機組,主體工程造價71,870萬元,同時配套建設220KV送出線路工程,送出工程造價9,399萬元,合計工程總投資81,269萬元。 一期安裝兩套FT8-3燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組,預留兩套擴建場地。燃氣輪機發(fā)電機組為美國普惠公司的FT8-3 Swift Pac 雙聯(lián)機組(60MW); 余熱鍋爐為中國船舶重工集團公司第七○三研究所生產的兩臺中壓和低壓蒸汽帶自除氧、尾部制熱水、臥式自然循環(huán)、無補燃型、露天布置的余熱鍋爐; 蒸汽輪機發(fā)電機組供貨商為中國長江動力公司(集團),分別選用一套帶調整抽汽的抽汽凝汽式蒸汽輪機發(fā)電機組和一套雙壓補汽式蒸汽輪機發(fā)電機組,配套18MW 和25MW 發(fā)電機各一臺。 
分布式能源項目開發(fā)要點 燃氣管道行業(yè)具有自然壟斷的特點,誰能爭取到更多的管線建設和運營項目,以及確保氣源供應,誰將具備較大核心優(yōu)勢。 
業(yè)務的組織落實 在經濟發(fā)達、能源品質要求高的城市以及天然氣供應有保障的地區(qū)開展天然氣分布式能源項目 沿天然氣管線途經的相對發(fā)達的地區(qū) 天然氣管道業(yè)務區(qū)域 有冷熱負荷要求的工業(yè)園區(qū) 城市綜合體(商業(yè)中心、住宅小區(qū)、酒店商廈) 大學城 市場開發(fā): 爭取政府的認同,納入政府工作計劃 簽訂項目投資開發(fā)協(xié)議 獲取發(fā)改委核準 開展前期可研 開展項目設計 技術支持: 配備技術人員 找好的設計院做合作伙伴 參觀考察已建成熟項目 項目開發(fā)流程 
選址 選擇地區(qū) 在經濟發(fā)達、能源品質要求高的城市以及天然氣供應有保障的地區(qū)開展天然氣分布式能源項目 選擇對象: “十二.五”期間,上千個新區(qū)規(guī)模建設是空前絕后的歷史機遇。改變各個企業(yè)各自孤立、分散的有能模式,利用新區(qū)統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一建設、集成布置的歷史機遇開展分布式能源項目建設 工業(yè)園區(qū)、生態(tài)園區(qū) 商業(yè)中心(CBD)、酒店、 寫字樓 城市綜合體、大學城 大中型公建項目:機場、鐵路車站、交通樞紐等 選擇標準:較大冷、熱、電負荷,年運行時間長(10萬平米以上,冷熱供應時間80-10個月 較好的政策環(huán)境 較高的安全性和環(huán)保要求 燃氣覆蓋區(qū)域 冷熱蒸汽的經驗輸送距離 5-12度冷水輸送距離<> 蒸汽和采暖熱水的經濟輸送距離8-1km 10kv電力經濟輸送距離2km 例如: 工業(yè)園區(qū)的總體發(fā)展詳細規(guī)劃,包括近期和遠期的土地面積、人口、產業(yè)結構及空間布局,工業(yè)、公共建筑、住宅等各類占地面積和建筑面積。 工業(yè)園區(qū)近期、中、遠期的能源規(guī)劃,包括冷、熱、電、汽終端需求負荷、及其晝夜和季節(jié)變化規(guī)律,電力規(guī)劃先于冷熱規(guī)劃 工業(yè)園區(qū)的冷熱電三聯(lián)供規(guī)劃,區(qū)域型百MW級的DES/CCHP牽涉著電力、電網、天然氣供應、供冷、供熱、地方政府,以及所有用戶等多個企業(yè)和利益相關方 如果工業(yè)園區(qū)尚未編制能源規(guī)劃,可與政府相關部門協(xié)商,委托有資質的單位編制“城市集中供熱規(guī)劃”或“熱電聯(lián)產規(guī)劃”,并經省級行政主管單位審批,并取得批復文件。 市場調查 熱網現(xiàn)狀 簡述工業(yè)園(區(qū))內熱網覆蓋范圍、管徑、設計參數(shù)、主管布置走向、敷設方式、管網長度、建成投產時間、運行情況等 供熱管理 簡述工業(yè)園(區(qū))內供熱管理模式和原則、熱價確定原則或方式、熱價情況等] 電源及電網現(xiàn)狀 簡述工業(yè)園(區(qū))所屬城市行政管轄區(qū)內(特別是工業(yè)園(區(qū))內)現(xiàn)有電廠的總裝機容量、變電站及電網等情況] 供熱設施 分析工業(yè)園(區(qū))能源結構、熱源及熱網等方面存在的問題,其中能源結構可從熱電聯(lián)產、鍋爐房、可再生能源及清潔能源現(xiàn)狀熱源份額來分析 環(huán)境狀況 分析工業(yè)園(區(qū))內污染環(huán)境的主要物質成分(煙塵、SO2、NOX、PM2.5)形成的主要原因,如:燃煤鍋爐運行臺數(shù)多,絕大部分鍋爐無脫硫及除塵設施,排放物中含有大量的SO2污染環(huán)境等 供熱管理體制 簡述工業(yè)園(區(qū))內供熱管理體制及熱價等方面存在的問題 電源設施 簡述工業(yè)園(區(qū))及其所在城市行政管轄范圍內現(xiàn)有電廠、變電站及電網存在的問題 根據政府主管部門審批的《××工業(yè)園(區(qū))總體規(guī)劃》,結合工業(yè)園(區(qū))實際發(fā)展狀況,簡述工業(yè)園(區(qū))功能及工業(yè)結構發(fā)展規(guī)劃,以及工業(yè)園(區(qū))內在建、已核準及規(guī)劃項目的用戶的產品種類、生產規(guī)模、生產工藝等情況,人口、建筑面積等發(fā)展情況,并分住宅、公共建筑及工業(yè)建筑分別預測近期、中期和遠期工業(yè)園(區(qū))熱負荷、冷負荷與電負荷發(fā)展預測。 聘請設計院初步可行性研究報告 設計單位進行現(xiàn)場踏勘、并根據批復的“城市集中供熱規(guī)劃”或“熱電聯(lián)產規(guī)劃”及熱電廠建設單位提供的基礎資料、支持性文件開展初可設計。 初可設計需取得的支持性文件或協(xié)議 土地方面: 1、省市發(fā)改委同意開展前期工作的函 2、省國土資源廳出具預審意見 3、省住房和城鄉(xiāng)建設廳出具預審意見 4、省文物局出具預審意見 5、省軍事設施保護委員會出具預審意見 6、中國民航管理局出具預審意見 7、地震局出具預審意見 環(huán)境保護方面: 1、取得省環(huán)境保護廳出具環(huán)境影響報告書的批復 2、目標地市環(huán)境保護局出具的環(huán)境影響評價執(zhí)行標準的函 3、目標區(qū)域人民政府外排廢水進入污水處理廠的函 4、目標地市住房和城鄉(xiāng)規(guī)劃建設局出具的項目廠址周邊規(guī)劃控制的意見 水土保持方面: 省水利廳準予水行政許可決定書或水土保持方案報告書的審批 上網方面-接入系統(tǒng): 省電力公司出具允許上網的函 其他方面 技術規(guī)范:《燃氣冷熱電聯(lián)供工程技術規(guī)程》CJJ145-2010,2010年8月18日住房和城鄉(xiāng)建設部第757號公告,2011年3月1日實施。 
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